Spectromètre magnétique Alpha

Alpha Magnetic Spectrometer AMS-02

Insigne de la mission

Caractéristiques

Organisation	Collaboration AMS
Domaine	Rayons cosmiques
Type de mission	Module expérimental
Masse	~6,7 t
Lancement	16 mai 2011[1]
Lanceur	Navette spatiale Endeavour
Durée	3 ans
Durée de vie	10 ans ou plus
Satellite de	Terre
Puissance électrique	2 à 2,5 kW
Orbite	LEO (celle de la Station spatiale internationale)
Altitude	341 à 353 km
Période	~91 min
Inclinaison	51,6 °

Informations générales

Programme	AMS
Site	Site officiel de AMS-02

Principaux instruments

-	Détecteur de rayonnement de transition[2]
-	Hodoscopes[3]
-	Trajectographes[4]
-	Aimant non-supraconducteur de la version AMS-01
-	Ring imaging Cherenkov detector
-	Calorimètre électromagnétique

Le spectromètre magnétique Alpha 2 (en anglais Alpha Magnetic Spectrometer, désigné aussi par AMS-02) est un module expérimental en physique fondamentale d'une valeur de deux milliards de dollars^[5] qui a pour ambition de s’attaquer aux plus grandes énigmes posées par notre univers :

• l’Univers est-il constitué exclusivement de matière, ou bien existe-t-il des étoiles d’antimatière comme le suggère la théorie du Big Bang ? ;
• quelle est la nature de la matière noire, invisible, qui constituerait environ 25 %^[6] de la masse de l'Univers ?

Pour répondre à ces questions, le module spatial AMS-02 doit mesurer avec une grande précision et une haute statistique les flux de rayons cosmiques de haute énergie chargés électriquement^[7], un domaine aujourd’hui quasiment inexploré. Il est pour cela nécessaire de faire les observations au-delà de l’atmosphère terrestre.
L’instrument, dérivé des technologies utilisées en physique des hautes énergies et en astrophysique, comprenait à l'origine un aimant supraconducteur cryogénique de grande puissance (environ 20 000 fois le champ magnétique terrestre). Un chauffage anormal de cet aimant a été découvert, ce qui a conduit à son échange par celui qui équipait le module prototype désigné par AMS-01.
Il s’agira du premier spectromètre magnétique envoyé dans l’espace pour une mission nominale de 3 ans^[8], et ses performances permettront de gagner des facteurs entre cent et mille en précision par rapport aux mesures actuelles^[9],[10].
Ce type d’instrument est régulièrement employé dans les expériences de physique nucléaire et de physique des particules, mais il faut des prouesses technologiques pour qu’il puisse résister à un lancement dans l’espace et fonctionner dans l’environnement très contraignant qui y règne.
AMS-02 a été installé sur la Station spatiale internationale (en anglais International Space Station ou ISS) le 20 mai 2011 lors du vol STS-134 de la Navette Endeavour.

En appliquant les technologies de la physique des hautes énergies à la recherche dans l’espace, l’expérience AMS pourrait ouvrir un nouveau champ à l’exploration scientifique, or bien souvent la nature réserve des surprises lorsqu’on s’aventure dans un domaine inexploré : les découvertes les plus percutantes sont aussi les plus imprévues.

Un vol de démonstration a eu lieu en 1998 à bord de la Navette spatiale Discovery avec AMS-01, un instrument prototype simplifié pour valider l’utilisation dans l’espace des technologies utilisées dans AMS-02, et pour étudier leur comportement. Ce vol de 12 jours a permis de ramener une moisson scientifique, et de découvrir l’existence d’une ceinture de particules cosmiques autour de l’équateur géomagnétique vers 400 km d’altitude^[9]. Les données recueillies durant ce vol-test ont permis plus d’une dizaine de publications scientifiques.

L’expérience AMS fait l’objet d’une collaboration internationale dirigée par le professeur Samuel Ting du MIT, prix Nobel de physique et initiateur du projet. Elle comprend 60 laboratoires issus de 16 pays, avec une contribution majeure des États-Unis, de l’Europe (Allemagne, Espagne, Finlande, France, Hollande, Italie, Portugal, Suisse), de la Chine et de Taïwan.

Galerie

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  Estimation (en 2007) de la distribution de la matière noire et de l'énergie sombre dans l'Univers

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  Image de synthèse montrant les composants de AMS-02

• 

  Un élément central de l'expérience AMS-02 dans la salle blanche au CERN

• 

  Image de synthèse : AMS-02 installé sur le site de fixation de charge utile S3 de l'ISS

• 

  AMS-02 sur la poutre S3 de l'ISS

Notes et références

1. ↑ (en) Launch and Landing, NASA, 15 mai 2011. Consulté le 16 mai 2011
2. ↑ Transition Radiation Detector (TRD) à 20 couches.
3. ↑ Hodoscopes à temps de vol (Time Of Flight, TOF) à 4 couches.
4. ↑ Trajectographe d'étoiles (star tracker) ; trajectographe en silicium (silicon tracker) à 8 couches.
5. ↑ Radio-Canada - Le décollage d'Endeavour reporté
6. ↑ (en) Dark Energy, Dark Matter, NASA Science, 19 août 2010. Consulté le 17 avril 2011
7. ↑ (en) Claude Leroy, Pier-Giorgio Rancoita, Michele Barone, Andrea Gaddi, Larry Price and Randal Ruchti, Astroparticle, Particle and Space Physics, Detectors and Medical Physics Applications - Vol. 5 - Proceedings of the 11th Conference on ICATPP-11, p. 741, World Scientific, Singapour, 2010. (ISBN 978-981-4307-51-2). Google Livres
8. ↑ (en) Alpha Magnetic Spectrometer - 02 (AMS-02), NASA, 9 avril 2011. Consulté le 17 avril 2011
9. ↑ ^{a et b} Michel Buénerd, « Baptême de l'espace pour AMS, spectromètre de particules destiné à la recherche de l'antimatière », CNRS-Info, n^o351, 1^er-15 décembre 1997, pp. 7-8. Consulté le 17 avril 2011
10. ↑ En 1999, AMS-01 établit une nouvelle limite supérieure de 1,1×10⁻⁶ pour le ratio du flux antihélium/hélium dans l'Univers. AMS-02 cherchera avec une sensibilité de 10⁻⁹, une amélioration de 3 décades sur AMS-01.

Voir aussi

Articles connexes

• Centre spatial Kennedy
• Expériences ATLAS et Compact Muon Solenoid du Large Hadron Collider au CERN

Liens externes

Sur les autres projets Wikimedia :

• « Spectromètre magnétique Alpha », sur Wikimedia Commons (ressources multimédia)

• (en) Overview of strangelet searches and Alpha Magnetic Spectrometer: when will we stop searching?, J. Sandweiss, 2004, Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, Vol. 30, Num. 1
• (en) The Alpha Magnetic Spectrometer Experiment - AMS-02, AMS Secretariat, CERN, 13/01/2011. Consulté le 09-04-2011